保护植物太行菊属在中国的潜在适生区预测

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0068

农学学报 ›› 2024, Vol. 14 ›› Issue (2): 60-67.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0068

保护植物太行菊属在中国的潜在适生区预测

石金梅¹(), 李玉静², 李周旭², 韩红英³, 常悦¹, 李良涛¹

¹ 河北工程大学园林与生态工程学院，河北邯郸 056038
² 涉县林业发展服务中心，河北涉县 056499
³ 邯郸市林业和草原科研中心，河北邯郸 056002

收稿日期:2023-03-14 修回日期:2023-07-24 出版日期:2024-02-20 发布日期:2024-02-16
通讯作者:
李良涛，男，1978年出生，河北邯郸人，博士研究生，主要从事景观生态规划与生物多样性研究。通信地址：056038 河北省邯郸市丛台区太极路19号河北工程大学园林与生态工程学院，E-mail：liangtao-li@163.com。
作者简介:
石金梅，女，1997年出生，河北邯郸人，在读硕士研究生，主要从事生物多样性研究。通信地址：056038 河北省邯郸市丛台区太极路19号河北工程大学园林与生态工程学院，E-mail：1610423619@qq.com。
基金资助:
河北省林业和草原科学技术研究项目“太行山特有珍稀濒危植物缘毛太行花引种驯化及其保护繁育研究”(2001019); 河北省科技厅峰峰矿区四个一科技示范基地项目(202206); 河北省自然基金面上项目“模拟增温和干旱对太行山退化生境中人工林更新的影响研究”(C2020402022)

Prediction of Potential Suitable Areas for Protective Plant Opisthopappus in China

SHI Jinmei¹(), LI Yujing², LI Zhouxu², HAN Hongying³, CHANG Yue¹, LI Liangtao¹

¹ College of Landscape and Ecological Engineering, Hebei University of Technology, Handan 056038, Hebei, China
² Shexian Forestry Development Service Center, Shexian 056499, Hebei, China
³ Handan Forestry and Grassland Research Center, Handan 056002, Hebei, China

Received:2023-03-14 Revised:2023-07-24 Online:2024-02-20 Published:2024-02-16

摘要/Abstract

摘要：

为分析太行菊属(Opisthopappus)植物在中国的地理分布及影响因素，利用最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS软件预测太行菊属植物在中国的潜在适宜分布区。结果显示，太行菊属植物主要分布在河南、河北及山西三省交界处，适生区分布范围为31.5°—40.5°N、112.5°—120.3°E，适生区总面积为21.86万km²，运用刀切法(Jackknife)计算各环境变量对太行菊属植物分布的影响，最冷季度平均温度、年降水量、昼夜温差与年温差比值、温度季节性变化标准差、最冷月分最低温度和最干季节平均温度6个环境变量是影响太行菊属植物分布的主要因素。MaxEnt模型AUC值为0.994，表明模型预测结果极好。未来气候情景变化下，太行菊属植物的潜在适生区面积将逐渐减少，建议相关部门给予高度重视，并积极采取有效的保护措施。

关键词: 太行菊属, 长裂太行菊, Maxent模型, 气候变化, 濒危

Abstract:

In order to analyze the geographical distribution and influencing factors of Opisthopappus in China, MaxEnt model and ArcGIS software were used to predict the potential suitable distribution areas of Opisthopappus in China. The results showed as follows: Opisthopappus was mainly distributed in the junction of Henan, Hebei and Shanxi Provinces. The distribution range of the suitable area was 31.5°-40.5°N and 112.5°-120.3°E. The total area of suitable area was 218600 km². Six environmental variables including the average temperature in the coldest quarter, annual precipitation, the ratio of diurnal and annual temperature differences, the standard deviation of seasonal temperature changes, the lowest temperature in the coldest month and the average temperature in the driest season, were the main factors affecting the distribution of Opisthopappus. The AUC value of MaxEnt model was 0.994, indicating that the prediction result of the model was excellent. Under the future climate scenario change, the potential suitable area of Opisthopappus is gradually reduced, so relevant departments should pay great attention to it and take effective protection measures actively.

Key words: Opisthopappus Shih, Opisthopappus longilobum, MaxEnt model, climate change, endangered

石金梅, 李玉静, 李周旭, 韩红英, 常悦, 李良涛. 保护植物太行菊属在中国的潜在适生区预测[J]. 农学学报, 2024, 14(2): 60-67.

SHI Jinmei, LI Yujing, LI Zhouxu, HAN Hongying, CHANG Yue, LI Liangtao. Prediction of Potential Suitable Areas for Protective Plant Opisthopappus in China[J]. Journal of Agriculture, 2024, 14(2): 60-67.

图/表 6

参考文献 46

[1]	唐中海, 罗华林, 王建华, 等. 基于GIS和Maxent模型的白唇鹿(Cervus albirostris)潜在适宜生境及保护GAP分析[J]. 生态学报, 2022, 42(22):9394-9403.
[2]	甘小玲, 常亚鹏, 江原, 等. 气候变化对祁连山蒙古扁桃潜在适生区的影响[J]. 生态学报, 2023, 43(2):768-776.
[3]	PIO D V, ENGLER R, LINDER H P, et al. Climate change effects on animal and plant phylogenetic diversity in southern Africa[J]. Global change biology, 2014, 20:1538-1549. doi: 10.1111/gcb.2014.20.issue-5 URL
[4]	OʼCONNOR B, BOJINSKI S, RÖÖSLI C, et al. Monitoring global changes in biodiversity and climate is more important than ever as ecological crisis intensifies[J]. Ecological informatics, 2019, 55:101033. doi: 10.1016/j.ecoinf.2019.101033 URL
[5]	井新, 蒋胜竞, 刘慧颖, 等. 气候变化与生物多样性之间的复杂关系和反馈机制[J]. 生物多样性, 2022, 30(10):293-311.
[6]	WARREN R, VAN DER WAL J, PRICE J, et al. Quantifying the benefit of early climate change mitigation in avoiding biodiversity loss[J]. Nature climate change, 2013(3):678-682.
[7]	AHMED S E, MEINEMY G, O’HARA K, et al. Scientists and software-surveying the species distribution modeling community[J]. Diversity and distributions, 2015, 21:258-267. doi: 10.1111/ddi.2015.21.issue-3 URL
[8]	施茂寅, 陈银霞, 陈齐通, 等. 珍稀保护植物江西杜鹃分布区模拟分析[J]. 南方林业科学, 2022, 50(6):31-34,49.
[9]	刘增力, 胡理乐. 珍稀植物篦子三尖杉潜在分布范围及气候变化影响预测[J]. 林业资源管理, 2022(1):35-42.
[10]	兰雪涵, 付聪, 李黎明, 等. 基于MaxEnt模型的濒危植物朝鲜崖柏中国潜在适生区预测[J]. 北华大学学报(自然科学版), 2021, 22(3):292-298.
[11]	樊泽璐, 陈伟, 李佳, 等. 濒危植物太行菊属遗传多样性研究进展[J]. 现代园艺, 2017(22):6-8.
[12]	CHAI M, WANG S N, HE J, et al. De novo assembly and transcriptome characterization of Opisthopappus (Asteraceae) for population differentiation and adaption[J]. Front genet, 2018, 9:371. doi: 10.3389/fgene.2018.00371 URL
[13]	CHAI M, YE H, WANG Z, et al. Genetic divergence and relationship among Opisthopappus species identified by development of EST-SSR markers[J]. Front genet, 2020, 11:177. doi: 10.3389/fgene.2020.00177 URL
[14]	职法清, 刘君臣, 姜春霞. 太行山野生珍稀濒危动植物研究与对策[J]. 河南林业科技, 2008(3):66-67.
[15]	刘海芳, 魏东伟, 刘全军, 等. 太行菊不同器官中绿原酸和4种黄酮类物质含量研究[J]. 天然产物研究与开发, 2013, 25(5):646-651,671.
[16]	刘莹, 孙跃枝, 田转运. 太行菊的生物学特性及保护利用[J]. 湖北农业科学, 2012, 51(17):3775-3776.
[17]	高亚卉, 戴攀峰, 姬志峰, 等. 太行菊属植物花粉形态研究[J]. 西北植物学报, 2011, 31(12):2464-2472.
[18]	张光明. 太行菊[J]. 生物学通报, 2019, 54(2):37.
[19]	葛水莲, 陈建中, 刘娜, 等. 响应面优化大孔树脂纯化太行菊总黄酮及其降糖活性[J]. 食品工业, 2020, 41(5):107-111.
[20]	张钰倩, 刘君锋, 张靖楠. 太行菊提取物的抑菌作用研究[J]. 生物技术世界, 2016(1):15,18.
[21]	于琨, 张小龙, 赵婷, 等. 太行菊提取物对乙型肝炎病毒的抑制作用[J]. 药物评价研究, 2016, 39(1):61-65.
[22]	姚连芳, 董美华, 毛玉收. 太行菊组织培养研究[J]. 中国农学通报, 2004(6):29-31.
[23]	韩霜, 马丽, 裴冬丽. 太行菊组织培养技术研究[J]. 北方园艺, 2019, 429(6):83-88.
[24]	赵元增, 王鸿升, 杨靖, 等. 培养基基本成分对太行菊不定芽增殖与生长的影响[J]. 江苏农业科学, 2014, 42(3):41-43.
[25]	赵元增, 杨靖, 孙海燕. 不同激素配比对太行菊不定芽增殖与生长的影响[J]. 河南科技学院学报(自然科学版), 2015, 43(3):16-20.
[26]	梁芳, 蒋素华, 王洁琼, 等. 濒危植物太行菊组织培养及快繁技术研究[J]. 中国农学通报, 2015, 31(16):115-120. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb15010178
[27]	赵元增, 单长卷. 无机盐用量调整对太行菊不定芽增殖与生长的影响[J]. 生物技术通报, 2014, 267(10):128-133.
[28]	赵利新, 张安世, 刘莹. 珍稀濒危植物太行菊遗传多样性的RAPD分析[J]. 河南农业科学, 2014, 43(4):106-109.
[29]	王祎玲, 张翠琴, 林丽丽, 等. 濒危植物太行菊与长裂太行菊的ITS序列分析[J]. 园艺学报, 2015, 42(1):86-94. doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2014-0400
[30]	张安世, 赵利新, 刘莹. 珍稀濒危植物太行菊遗传多样性的ISSR分析[J]. 广西植物, 2014, 34(4):535-540.
[31]	张安世, 司清亮, 刘莹, 等. 珍稀濒危植物太行菊遗传多样性的SRAP分析[J]. 分子植物育种, 2014, 12(3):517-524.
[32]	何敏杰, 程月琴, 王红卫, 等. 太行菊DNA提取和ISSR标记的筛选与优化[J]. 中国农学通报, 2012, 28(16):202-207.
[33]	梁芳, 张燕, 郝平安, 等. 太行菊NAC转录因子基因OpNAC1的克隆及生物信息学分析[J]. 分子植物育种, 2018, 16(11):3477-3486.
[34]	王祎玲, 臧恩, 张昊, 等. 崖壁植物太行菊与长裂太行菊全基因组大小及特征分析[J]. 广西植物, 2022, 42(9):1582-1589.
[35]	姚志, 郭军, 金晨钟, 等. 中国纳入一级保护的极小种群野生植物濒危机制[J]. 生物多样性, 2021, 29(3):394-408.
[36]	秦惠珍, 邹蓉, 柴胜丰, 等. 濒危植物东兴金花茶种子萌发及幼苗光合特性研究[J]. 种子, 2022, 41(8):27-34.
[37]	权玉萍, 王育水, 辛泽华. 濒危植物太行花的生存状况及保护对策[J]. 广东农业科学, 2011, 38(10):126-127.
[38]	苏金源, 燕语, 李冲, 等. 通过遗传多样性探讨极小种群野生植物的致濒机理及保护策略:以裸子植物为例[J]. 生物多样性, 2020, 28(3):376-384. doi: 10.17520/biods.2019116
[39]	ZHANG Y H, WANG I J, COMES H P, et al. Contributions of historical and contemporary geographic and environmental factors to phylogeographic structure in a Tertiary relict species, Emmenopterys henryi (Rubiaceae)[J]. Scientific reports, 2016(6):240-241.
[40]	潘浪波, 段伟, 黄有军. 基于MaxEnt模型预测薄壳山核桃在中国的种植区[J]. 浙江农林大学学报, 2022, 39(1):76-83.
[41]	王运生, 谢丙炎, 万方浩, 等. ROC曲线分析在评价入侵物种分布模型中的应用[J]. 生物多样性, 2007, 15(4):365-372.
[42]	张华, 赵浩翔, 王浩. 基于Maxent模型的未来气候变化情景下胡杨在中国的潜在地理分布[J]. 生态学报, 2020, 40(18):6552-6563.
[43]	王智. 太行菊属植物形态与生境异质性研究[D]. 太原: 山西师范大学, 2020:35-36.
[44]	HAWKINS B A, PORTER E E. Water-energy balance and the geographic pattern of species richness of western Palearctic butterflies[J]. Ecological entomology, 2003, 28(6):678-686. doi: 10.1111/een.2003.28.issue-6 URL
[45]	杨永辉, 王智平, 佐仓保夫, 等. 全球变暖对太行山植被生产力及土壤水分的影响[J]. 应用生态学报, 2002(6):667-671.
[46]	朱建佳, 刘金铜, 梁红柱, 等. 太行山区水资源供需关系的垂直梯度特征[J]. 应用生态学报, 2019, 30(2):472-480. doi: 10.13287/j.1001-9332.201902.008

编号	类型	单位	英文描述
Slo	坡度	%	slope
Alt	海拔	m	altitude
Asp	坡向	°	aspect
Bio_1	年平均气温	℃	annual mean temperature
Bio_2	昼夜温差月均值	℃	mean diurnal range
Bio_3	昼夜温差与年温差比值	—	isothermality
Bio_4	温度季节性变化标准差	—	standard deviation of seasonal variation of temperature
Bio_5	最热月份最高温度	℃	maximum temperature of warmest month
Bio_6	最冷月份最低温度	℃	minimum temperature of coldest month
Bio_7	年均温变化范围	℃	temperature annual range
Bio_8	最湿季度平均温度	℃	mean temperature of wettest quarter
Bio_9	最干季度平均温度	℃	mean temperature of driest quarter
Bio_10	最暖季度平均温度	℃	mean temperature of warmest quarter
Bio_11	最冷季度平均温度	℃	mean temperature of coldest quarter
Bio_12	年降水量	mm	annual precipitation
Bio_13	最湿月份降水量	mm	precipitation of wettest period
Bio_14	最干月份降水量	mm	precipitation of driest period
Bio_15	降水量变化方差	—	precipitation of wettest quarter
Bio_16	最湿季度降水量	mm	precipitation of driest quarter
Bio_17	最干季度降水量	mm	precipitation seasonality
Bio_18	最暖季度降水量	mm	precipitation of warmest quarter
Bio_19	最冷季度降水量	mm	precipitation of coldest quarter

编号	类型	单位	英文描述
Slo	坡度	%	slope
Alt	海拔	m	altitude
Asp	坡向	°	aspect
Bio_1	年平均气温	℃	annual mean temperature
Bio_2	昼夜温差月均值	℃	mean diurnal range
Bio_3	昼夜温差与年温差比值	—	isothermality
Bio_4	温度季节性变化标准差	—	standard deviation of seasonal variation of temperature
Bio_5	最热月份最高温度	℃	maximum temperature of warmest month
Bio_6	最冷月份最低温度	℃	minimum temperature of coldest month
Bio_7	年均温变化范围	℃	temperature annual range
Bio_8	最湿季度平均温度	℃	mean temperature of wettest quarter
Bio_9	最干季度平均温度	℃	mean temperature of driest quarter
Bio_10	最暖季度平均温度	℃	mean temperature of warmest quarter
Bio_11	最冷季度平均温度	℃	mean temperature of coldest quarter
Bio_12	年降水量	mm	annual precipitation
Bio_13	最湿月份降水量	mm	precipitation of wettest period
Bio_14	最干月份降水量	mm	precipitation of driest period
Bio_15	降水量变化方差	—	precipitation of wettest quarter
Bio_16	最湿季度降水量	mm	precipitation of driest quarter
Bio_17	最干季度降水量	mm	precipitation seasonality
Bio_18	最暖季度降水量	mm	precipitation of warmest quarter
Bio_19	最冷季度降水量	mm	precipitation of coldest quarter

保护植物太行菊属在中国的潜在适生区预测

Prediction of Potential Suitable Areas for Protective Plant Opisthopappus in China

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 46

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	赵凌尘, 王禄禄, 赵胡笳, 张梦佳, 王赛頔, 马林, 刘玉彻, 刘振宏. 辽西北霜期气候变化及气象服务对策[J]. 农学学报, 2023, 13(9): 88-93.
[2]	滕世辉, 李晓霞, 刘庆娟. 气候变化对临沂冬小麦主要生育期的影响及适播期研究[J]. 农学学报, 2023, 13(4): 18-24.
[3]	张迎杰, 王海梅, 李鑫杨. 气候变化背景下内蒙古翁牛特旗玉米气候适宜度变化[J]. 农学学报, 2023, 13(2): 83-88.
[4]	田宝星, 宫丽娟, 杨帆, 陈晶, 翟墨, 张洋. 气候变化对黑龙江省自然植被气候生产潜力的影响[J]. 农学学报, 2021, 11(3): 60-67.
[5]	张伟华, 德吉央宗, 平措旺丹, 李荣. 藏西北高原郭扎错湖泊面积变化与气候响应分析[J]. 农学学报, 2021, 11(10): 57-62.
[6]	龚德平, 龚文柳. 东北地区气候变化对玉米生产的影响与对策[J]. 农学学报, 2020, 10(7): 35-38.
[7]	李安, 李良涛, 高萌萌, 陈曦, 卢彤, 刘帅帅. 基于MaxEnt模型和气候变化情景入侵种黄顶菊在中国的分布区预测[J]. 农学学报, 2020, 10(1): 60-67.
[8]	亢秀丽,靖华,马爱平,王裕智,崔欢虎. 区域(临汾)水分相关气象因子变化及其对小麦产量的影响[J]. 农学学报, 2019, 9(7): 62-67.
[9]	毛楠,万红莲,石雯洁,石岩,王宝琪. 5月份气候变化对宝鸡地区冬小麦产量的影响分析[J]. 农学学报, 2019, 9(2): 43-47.
[10]	潘仕梅,衣淑玉,王一然,孙少宁,姜会飞,臧克民. 烟台市气候变化及其对旅游业影响分析[J]. 农学学报, 2018, 8(5): 60-66.
[11]	何寿仁,程晨. 南丰县气候变化对甲鱼养殖的影响与建议[J]. 农学学报, 2018, 8(3): -.
[12]	梅旭荣. 农业气象学发展现状及展望[J]. 农学学报, 2018, 8(1): 70-75.
[13]	王一然,潘仕梅,衣淑玉,史淑一,于立芝,刘磊,刘璐. 山东省龙口市近58年温度和降水变化特征[J]. 农学学报, 2017, 7(6): -.
[14]	陈恩波,广键梅,张开源. 1961—2010年云南省气候变化特征分析[J]. 农学学报, 2017, 7(5): 60-68.
[15]	黄德林,李新兴. 适应气候变化的我国粮食安全及经济增长研究--基于静态多区域农业一般均衡模型[J]. 农学学报, 2016, 6(6): 78-116.